【摘要】：隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展,電子元器件的主頻和集成度越來越高,導致單位面積上電子元件的功耗和產(chǎn)熱量急劇增加。這些熱量如果不能及時散失,會導致器件溫度逐漸升高,從而影響其運行性能和使用壽命。因此,電子元器件熱障問題已成為當前制約高集成度電子元器件技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一。傳統(tǒng)的風冷等散熱方式已經(jīng)無法滿足高熱流密度下微電子元器件散熱要求,本課題以強化相變傳熱為研究內(nèi)容,通過微加工和陽極氧化技術(shù),制備出了不同結(jié)構(gòu)尺寸的微槽群和納米多孔傳熱表面,并對各類表面進行了傳熱特性研究。研究結(jié)果表明:在不同陽極氧化工藝條件下,納米多孔表面的形貌會有所不同,進而會對其傳熱性能產(chǎn)生影響。在本文中,以草酸為電解液,控制溫度在10oC電壓40V時,可以成功制備出孔徑約80nm且呈陣列分布的納米多孔薄膜;而以磷酸為電解液,溫度控制在10oC電壓85V時,其納米孔直徑增大到200nm左右,且孔與孔之間存在融合交聯(lián)。納米孔的存在一方面可以作為汽化核心,另一方面增大了傳熱面積。納米多孔表面的傳熱實驗表明,納米孔表面沸騰時汽泡脫離傳熱表面直徑小、頻率高,從而具有較高的傳熱系數(shù),特別是在高熱流密度下,強化傳熱效果更加明顯。與微槽群表面相比,在熱流密度相對較低時,傳熱系數(shù)小;隨著熱流密度增加,傳熱系數(shù)迅速增加。為此本文提出微納米復合型結(jié)構(gòu)表面以提高臨界熱流密度。實驗結(jié)果表明,微納米復合型結(jié)構(gòu)表面?zhèn)鳠嵝Ч麖娪诩{米多孔表面以及微槽群表面。在相同實驗條件下,傳熱系數(shù)是光滑表面的2倍。
[Abstract]:With the rapid development of microelectronic technology, the main frequency and integration of electronic components are becoming higher and higher, which leads to a sharp increase in power consumption and heat production of electronic components per unit area. If these heat can not be lost in time, the device temperature will rise gradually, which will affect its performance and service life. Therefore, the thermal barrier of electronic components has become one of the bottlenecks restricting the development of high integrated electronic components. The traditional cooling methods, such as air cooling, can no longer meet the requirements of heat dissipation of microelectronic components under high heat flux. In this paper, the enhancement of phase change heat transfer is considered as the research content, and the technology of micro-fabrication and anodic oxidation is adopted. Microgrooves and nano-porous heat transfer surfaces with different sizes were prepared and the heat transfer characteristics of various surfaces were studied. The results show that the morphology of nano-porous surface will be different under different anodizing conditions, which will affect the heat transfer performance of nano-porous surface. In this paper, with oxalic acid as electrolyte and controlling temperature at 40V 10oC voltage, nano-porous films with about 80nm pore size and array distribution can be successfully prepared. With phosphoric acid as electrolyte, the diameter of nano-pore increases to about 200nm when the temperature is controlled at 85V of 10oC, and there is fusion crosslinking between pore and pore. The existence of nano-pores can be used as the core of vaporization on the one hand, and increase the heat transfer area on the other. The experimental results of heat transfer on nano-porous surface show that the bubble with small diameter and high frequency has higher heat transfer coefficient, especially at high heat flux, the enhancement effect of heat transfer is more obvious. Compared with the surface of the microgroove group, the heat transfer coefficient is smaller when the heat flux is relatively low, and the heat transfer coefficient increases rapidly with the increase of the heat flux. In order to improve the critical heat flux, the surface of micro-nano composite structure is proposed in this paper. The experimental results show that the surface heat transfer effect of micro / nano composite structure is better than that of nano porous surface and micro groove group surface. Under the same experimental conditions, the heat transfer coefficient is twice that of the smooth surface.
【學位授予單位】：河北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TK124

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本文編號：2344167